焊接课后习题
绪论
1.与铆接相比，焊接可以节省金属材料，与粘结相比，焊接具有较高的强度。
2.根据焊接方法的焊接过程特点，可将其分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
第一单元电弧焊基础知识
综合知识模块一
1.复合：电弧空间的正负带点粒子（正离子、负离子、电子）在一定条件下相遇而结合
成中性粒子的过程。
2.电磁收缩力：当电流流过液体或气态导体时，电流可看成是由许多相距很近的平行同
向电流线组成的，这些电流线之间将产生的相互吸引力。
3.最小电压原理：当电弧长度也为定值时，电场强度的大小即代表了电弧产热量的大小，
因此，能量消耗最小时的电场强度最低，即固定弧长上的电压降最小。
4.电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电
过程。
5.要使两电极之间的气体导电，必须具备两个条件是：1. 两电极之间有带电粒子；2. 两
电极之间有电场。
6.斑点力的方向与熔滴过渡方向相反，因而斑点力总是阻碍熔滴过渡的作用力。
7.电弧不稳定的原因除操作人员技术熟练程度不足外，还与焊接电源、焊条药皮或
焊剂、焊接电流、磁偏吹等因素有关。
综合知识模块二
1.熔滴过渡过程十分复杂，主要过渡形式有自由过渡、接触过渡和渣壁过渡三种。
2.立焊和仰焊时，促使熔滴过渡的力有表面张力、气体吹力和熔滴爆破力。
综合知识模块三
1.焊缝成形缺陷包括焊缝外形尺寸不符合要求、咬边、未焊透和未熔合、焊瘤和
焊穿及塌陷。
2.正确选择焊接参数和熟练掌握焊接操作技术是防止咬边的有效措施。
第二单元焊条电弧焊
综合知识模块一
1.焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。
2.焊条药皮不断地分解、熔化而生成气体及熔渣，保护焊条端部，电弧、熔池及附
近区域，防止大气对熔化金属的有害污染。
3.焊条电弧焊可以适时调整电弧位置和运条姿势，修正焊接参数。因此，对焊接接
头的装配精度要求相对降低。
综合知识模块二
1.焊接极性：用直流电弧焊电源焊接时，工件和焊条与电源输出端正、负极的接法
2.额定焊接电流：在额定负载持续率条件下允许使用的最大焊接电流。
3.焊条保温筒：盛装已烘干的焊条，且能保持一定温度及防止焊条受潮的一种筒形容器。
4.焊条电弧焊的焊接设备主要由弧焊电源、焊钳和焊接电缆组成。
5.工件接直流电源正极，焊条接负极时，称正接或正极性。
6.护目镜起减弱弧光强度、过滤红外线和紫外线以保护焊工眼睛的作用。
7.焊钳是用以夹持焊条、传导电流的工具；面罩是防止焊接飞溅、弧光、高温
对焊工面部及颈部灼伤的一种工具。
综合知识模块三
1.焊前准备主要包括坡口的选择与制备、焊接区域的清理、焊条烘干、工件装
配定位和焊前预热等。
2.一般酸性焊条烘干温度取70~150 ℃范围，最高不超过250 ℃，保温1~1.5 h；碱性
焊条取300~400 ℃范围，保温1~2 h。
3.预热的目的是降低焊接接头的冷却速度，以改善组织，减小应力，防止焊接
裂纹等。
4.焊接接头连接得平整与否，不仅和焊工操作技术有关，同时还和接头处的温度高
低有关。
5.低氢型焊条要求使用前一定烘干，原则上重复烘干不超过三次。（×）
6.对接接头的强度比搭接接头高。（√）
7.开坡口的目的是保证工件可以在厚度方向上全部焊透。（√）
8.焊接接头根部留有钝边的作用是减小应力。（×）
9.焊接电流主要影响焊缝的熔深，焊接电流的选择只与焊条直径有关。（×）
10.采用定清醒焊条焊接时，焊条接直流电源的负极。（×）
11.焊条电弧焊在进行立焊、仰焊时应选择较小的焊接电流。（√）
12.焊条电弧焊应尽量采用长弧焊接，因为长弧焊时电弧的范围大，保护效果好。（×）
13.焊缝标注辅助符号中的黑旗表示焊缝为重要焊缝。（×）
14.焊条电弧焊采用多层多道焊时，有利于提高焊缝金属的塑性和韧性。（√）
第三单元埋弧焊
综合知识模块一
1.埋弧焊是利用电弧在焊剂层下燃烧的热量，熔化焊剂、焊丝和母材金属而形成
焊缝的熔化极电弧焊方法。
2.铸铁因不能承受高热输入量引起的热应力，一般不能用埋弧焊焊接。铝、镁及其合
金没有使用的焊剂，目前还不能使用埋弧焊焊接。
3.埋弧焊时对焊接电弧区的保护方式是气-渣联合保护。（×）
4.埋弧焊由于焊接电流大，又要熔化焊剂，所以电能浪费大。（×）
5.埋弧焊由于焊接机构复杂，只能用来焊接对接焊缝，对于角焊缝无能为力。（×）
综合知识模块二
1.熔化极电弧自身调节系统：这种系统在焊接时，焊丝以预定的速度等速送进。这种系统
的调节作用是基于等速送丝时弧长变化导致焊接电流变化，进而导致焊丝熔化速度变化使弧长得以恢复的，所以应用于等速送丝式埋弧焊机。
2.电弧电压反馈自动调节系统：这种调节系统是利用电弧电压反馈调节器进行调节的。在
弧长变化后主要通过电弧电压的变化而改变焊丝的送进速度，从而使弧长得以恢复的，因而应用于变速送丝式埋弧焊机。
3.在自动埋弧焊接状态下，电弧长度是由焊丝的送进速度和焊丝的熔化速度共同决定
的。
4.电弧自身调节系统调节系统的静特性曲线实际上就是焊接过程中的电弧稳定曲线，电
弧在这一曲线上任何一点工作时，焊丝熔化速度恒等于焊丝的送进速度，焊接过程稳
定进行。
5.埋弧焊时若采用等速送丝，当弧长发生变化而引起焊接参数发生变化时，电弧自身会产
生一种调节作用，使弧长和焊接参数恢复到原值，这种特性称为焊接电弧的自身调节作用。
6.焊剂的作用主要是为了获得光滑美观的焊缝表面成形。（×）
7.在电弧自身调节系统的静特性曲线上，焊接速度等于焊丝熔化速度。（×）
8.埋弧焊的自动调节以消除工件表面不平、焊缝坡口不规则、装配质量不良等引起的弧长
变化的干扰为目标。（√）
9.埋弧焊焊接过程停止时，应先切断送丝电动机电源。（√）
10.埋弧焊机短路回抽式起弧，应先按动“焊丝向下”按钮，使焊丝先接触工件。（√）
综合知识模块三
1.埋弧焊的焊接材料包括焊丝和焊剂，它们相当于电焊条的焊芯和药皮。
2.焊丝牌号H08A中，H表示焊丝，08表示w c约为0.08% ，A表示高级优质。
3.埋弧焊的冶金过程是指液态熔渣和液态金属以及电弧气氛之间的相互作用。
4.低碳钢埋弧焊时，主要采用高锰高硅焊剂，并配用低碳钢焊丝。
综合知识模块四
1.编制焊接工艺的原则是首先要保证接头的质量完全符合工件技术条件或标准的规定；
其次是在保证接头的质量的前提下最大限度地降低生产成本。
2.埋弧焊焊接环缝时为了防止熔池中液态金属和熔渣从转动的工件表面流失，焊丝位置
都应逆工件转动方向偏离中心线一定距离。
1.埋弧焊时，欲增加焊缝的余高，在其他焊接参数不变时，可以 d 。
a.增加焊接速度
b.增加焊丝直径
c.增加电弧电压
d.增加焊丝伸出长度
2.埋弧焊时，如果焊丝未对准，焊缝容易产生 d 。
a.气孔
b.夹渣
c.裂纹
d.未焊透
3.埋弧焊主要适用于 a 位置。
a.平焊
b.仰焊
c.立焊
d.横焊
4.埋弧焊时，若其他焊接参数不变，工件的装配间隙增加，焊缝的熔深将 b 。
a.增加
b.减少
c.不变
5.埋弧焊时，欲增加焊缝的熔深，在其他焊接参数不变时，可以 d 。
a.增加焊接速度
b.增加焊丝直径
c.增加电弧电压
d.增加焊接电源
6.在埋弧焊双面焊时，背面焊接前采用碳弧气刨清根是为了 c 。
a.防止产生气孔
b.防止产生裂纹
c.防止未焊透
d.防止咬边
7.埋弧焊时焊接电流增加，焊缝的 b 基本不变。
a.熔深
b.宽度
c.余高
8.埋弧焊时，若其他焊接参数不变，工件上坡焊的倾角增加，焊缝的熔深将 a 。
a.增加
b.减少
c.不变
9.埋弧焊时，若其他焊接参数不变，焊丝的伸出长度增加，焊缝的熔深将 b 。
a.增加
b.减少
c.不变
10.埋弧焊时电弧电压增加，焊缝的 b 也增加。
a.熔深
b.宽度
c.余高
综合知识模块五
1.窄间隙埋弧焊的坡口形状通常为简单的I形或接近I形，当工件厚度为50~200mm时，
间隙宽度为14~20 mm；当工件厚度在200~350mm时，间隙宽度为20~30 mm。
2.双丝埋弧焊按焊丝的排列方式可分为纵列式、横列式和直列式三种。
3.带极埋弧焊适合于多层焊时表层焊缝的焊接，尤其适合于埋弧堆焊。
第四单元熔化极气体保护焊
综合知识模块一
1.熔化极气体保护电弧焊（GMA W）：用熔化电极，用外加气体作为电弧介质并保护电弧
和焊接区的电弧焊。
2.MIG焊：利用Ar+He等惰性气体作为保护气体时的熔化极气体保护焊。
3.熔化极气体保护电弧焊的焊丝，有实心焊丝和药芯焊丝两类。
4.MAG焊是活性混合气体保护焊的英文缩写。
综合知识模块二
1.熔化极气体保护焊机的送丝系统根据其送丝方式的不同，通常可分为三种类型，即推
丝式、拉丝式、推拉丝式。
2.熔化极气体保护电弧焊所用的设备有半自动焊机和自动焊机两类。
3.熔化极气体保护电弧焊的控制系统由基本控制系统和程序控制系统两部分组成。
4.送丝系统通常由送丝机构、送丝软管、焊丝盘等组成。
综合知识模块三
1.CO2气体保护焊：利用CO2作为保护气体的熔化极气体保护焊接方法。
2.CO2焊接时氧化有两种形式：直接氧化和间接氧化。
3.CO2焊所用的脱氧剂，主要有Si 、Mn 、Al 和Ti 等合金元素。其中常用Si 和Mn
进行联合脱氧。
4.CO2有固态、液态和气态三种形态。
综合知识模块四
1.亚射流过渡：介于短路过渡和射流过渡之间的一种特殊形式。
2.MIG焊（熔化极惰性气体保护焊）：采用惰性气体作为保护气，使用焊丝作为熔化电极
的气体保护焊。
3.MIG焊熔滴过渡的形式主要有短路过渡、射流过渡、亚射流过渡。
4.焊丝和焊缝的相对位置会影响焊缝成形，焊丝的相对位置有前倾、后倾和垂直三
种。
5.焊接电流是最重要的焊接工艺参数，应根据工件厚度、焊接位置、焊丝直径及熔
滴过渡形式来选择。
综合知识模块六
1.FCA W：利用药芯焊丝作熔化极的电弧焊。
2.脉冲熔化极惰性气体保护焊：利用脉冲电流进行焊接的熔化极惰性气体保护电弧焊。
3.药芯焊丝的截面形状种类可以分成两大类：简单断面的O形、复杂断面的折叠形。
4.脉冲熔化极惰性气体保护焊时，焊接电流由较大的脉冲电流I p和较小的基值电流I b
组成。
5.窄间隙熔化极活性气体保护焊可分为两种细丝窄间隙焊和粗丝窄间隙焊。
第五单元钨极惰性气体保护焊
1.TIG焊就是钨极惰性气体保护焊，当采用氩气作保护气体时，一般称为钨极氩弧焊。
2.由于钨极的承载电流能力有限，TIG焊一般只用于焊接厚度在6mm 以下的工件。
3.直流正极性法焊接时，工件接电源正极，钨极接电源负极。
4.TIG焊采用反极性法焊接时，钨极是正极，温度高，消耗快，寿命短，所以很少采
用。
5.手工TIG焊机由焊接电源、焊枪、供气和供水系统和控制系统等部分组成。
6.手工TIG焊的供气系统由氩气瓶、减压器、气体流量计和电磁气阀组成。
7.TIG焊的有害因素包括：1. 放射性；2.高频电磁场；3. 有害气体。
8.TIG焊引弧前应提前5~10 s送气；熄弧后，不要立即抬起焊枪，要使焊枪在焊缝上停
留3~5 s后再停止供气。
钢结构课后习题第三章
第三章部分习题参考答案 3.8 已知A3F 钢板截面mm mm 20500?用对接直焊缝拼接，采用手工焊焊条E43型，用引弧板，按Ⅲ级焊缝质量检验，试求焊缝所能承受的最大轴心拉力设计值。 解：焊缝质量等级为Ⅱ级，抗拉的强度设计值2 0.85182.75/w f f f N mm == 采用引弧板，故焊缝长度500w l b mm == 承受的最大轴心拉力设计值3500*20*182.75*101827.5N btf kN -=== 3.9 焊接工字形截面梁，在腹板上设一道拼接的对接焊缝(如图3-66)，拼接处作用荷载设计值：弯矩M=1122kN ·mm ，剪力V=374kN ，钢材为Q235B ，焊条为E43型，半自动焊， 三级检验标准，试验算该焊缝的强度。 解：（1）焊缝截面的几何特性 惯性矩3341 (28102.827.2100)26820612 x I cm = ?-?= 一块翼缘板对x 轴的面积矩 3128 1.4(507)2234.4X S cm =??+= 半个截面对x 轴的面积矩 31500.8253234.4X X S S cm =+??= （2）焊缝强度验算 焊缝下端的剪应力332 14 374102234.41038.9/268206108 x x w VS N mm I t τ???===?? 焊缝下端的拉应62max 4 112210500209/0.852******** x M h N mm f I σ??=?==>? 所以，该焊缝不满足强度要求（建议将焊缝等级质量提为二级） 则 max σ2209/N mm =<215f =2/N mm
焊5答案
第 1 页 共 2 页 JAC 员工成长路径《焊接冶金学》答案（5） 一、名词解释（每题 3分，共15分） 1、应力腐蚀：对于一定的材料，应力腐蚀是在拉应力与腐蚀介质两种因素共同的作用下才能发生的现象。 2、金属焊接性 是金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。 3、焊接线能量：熔焊时由焊接热源传输给单位长度焊缝上的热量。 4、热喷涂：是以一定形式的热源将熔化或局部熔化的不同材料，用高速气流使其雾化，并喷射到工件表面，从而形成喷涂层的一种方法。 5、碳当量 把钢中合金元素按其对淬硬的影响程度折合成碳的相当含量。 二、选择题（每题 2分，共20分） 1、插销试验属于 c 。 A.间接推算类试验 B. 自拘束试验方法 C.外拘束试验方法 D.热裂纹试验方法 2、电弧焊过程中，熔化母材的热量主要来自于 c 。 A. 电阻热 B. 物理热 C. 电弧热 D. 化学热 3、焊接时,不与氮气发生作用的金属,即不能溶解氮又不形成氮化物的金属，可用氮气作为保护气体,这种金属是 A 。 A.铜 B.铝 C.钛 D.铁 4、下列物质不属于焊接材料的是 D 。 A 焊条 B 焊丝 C 保护用气体 D 熔渣 5、手工电弧焊的三个反应区中， b 的温度最高。 A 药皮反应区 B 熔滴反应区 C 熔池反应区 D 不确定 6、对于低碳钢，焊接热影响区的四个区域中， b 性能最好。 A. 熔合区 B. 相变重结晶区 C. 不完全重结晶区 D. 过热区 7、下列裂纹中，不属于热裂纹的是 a 。 A 延迟裂纹 B 结晶裂纹 C 多边化裂纹 D 液化裂纹 8、焊接含碳量高的16Mn 时，焊接线能量选择应该选择( C )。 A.小线能量 B.小线能量配合预热 C.大线能量 9、焊前预热有很多优点，不包括 c 。 A 减少脆硬组织 B 降低冷却速度 C 提高强度 D 促进氢扩散外溢 10、氮是碳钢焊缝中的有害杂质，它对焊缝的危害不包括 a 。 A 使金属的强度、硬度下降 B 使金属的塑性下降 C 使金属的低温韧性下降 D 使焊缝金属时效脆化 三、填空题（每体2分，共10分） 1、焊接热循环的主要参数有加热速度 、 加热最高温度 、 相变温度以上停留时间 和 冷却速度和冷却时间。 2、焊接裂纹判断的基本方法有 宏观分析及判断 、 微观分析及判断 和 断口分析及判断 。 3、焊条金属熔滴过渡形式有短路过渡、颗粒状过渡、附壁过渡三种。 4、冷裂纹产生的三大因素为 钢种的淬硬倾向 、 氢的影响 和 拘束应力 。 5、白口铸铁中，碳以渗碳体（Fe 3C ） 形式存在；灰铸铁中，碳以 片状石墨 形式存在。 四、判断题（10分） （ √ ）1、锰具有较强的脱氧效果，酸性焊条中常用锰铁作为脱氧剂。 （ × ）2、再热裂纹是焊接结构件焊接后产生的，多产生于焊缝。 （ × ）3、酸性焊条冶金性优于碱性焊条, 但工艺性能不如碱性焊条所以用于焊接重要焊接结构。 （ × ）4、在酸性焊条药皮中，加入碱金属氧化物和碱土金属氧化物,对于溶渣的粘度起到加大作用。 （ × ）5、脱氧和合金过渡无联系,选择脱氧剂和合金剂可依用户对焊缝成分的要求加入即可过渡。 四、简答题（共25分） 姓名： 工号： 单位： .
(机械)(焊接)焊接冶金学(基本原理)习题
焊接冶金学（基本原理）习题 绪论 1.试述焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别？ 2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 3.能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？ 4.焊接电弧加热区的特点及其热分布？ 5.焊接接头的形成及其经历的过程，它们对焊接质量有何影响？ 6.试述提高焊缝金属强韧性的途径？ 7.什么是焊接，其物理本质是什么？ 8.焊接冶金研究的内容有哪些 第一章焊接化学冶金 1.焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同？ 2.调控焊缝化学成分有哪两种手段？它们怎样影响焊缝化学成分？ 3.焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？ 4为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？ 5.氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？ 6.手弧焊时，氢通过哪些途径向液态铁中溶解？写出溶解反应及规律？ 7.氢对焊接质量有哪些影响？ 8既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大，为什么在低氢型焊条熔敷金属中的含氢量反而比酸性焊条少？ 9. 综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。 10.今欲制造超低氢焊条（[H]<1cm3/100g）,问设计药皮配方时应采取什么措施？ 11. 氧对焊接质量有哪些影响？应采取什么措施减少焊缝含氧量？ 12.保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？ 13.在焊接过程中熔渣起哪些作用？设计焊条、焊剂时应主要调控熔渣的哪些物化性质？为什么？ 14.测得熔渣的化学成分为：CaO41.94%、28.34%、23.76%、FeO5.78%、7.23%、3.57%、MnO3.74%、4.25%，计算熔渣的碱度和，并判断该渣的酸碱性。 15.已知在碱性渣和酸性渣中各含有15%的FeO，熔池的平均温度为1700℃，问在该温度下平衡时分配到熔池中的FeO量各为多少？为什么在两种情况下分配到熔池中的FeO量不同？为什么焊缝中实际含FeO量远小于平衡时的含量？ 16.既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条焊缝含氧量低？ 17.为什么焊接高铝钢时，即使焊条药皮中不含，只是由于用水玻璃作粘结剂，焊缝还会严重增硅？ 18. 综合分析熔渣中的CaF2在焊接化学冶金过程是所起的作用。 19.综合分析熔渣的碱度对金属的氧化、脱氧、脱硫、脱磷、合金过渡的影响。 20.什么是焊接化学冶金过程，手工电弧焊冶金过程分几个阶段，各阶段反应条件有何不同，主要进行哪些物理 化学反应？ 21.什么是熔合比，其影响因素有哪些，研究熔合比在实际生产中有什么意义？
材料焊接对照表
常用钢号焊接参数对照一览表 钢号材料标准焊接方法焊材规格电流电压焊接速度焊后热处理温度硬度焊接注意事项 Q235B GB/T3274SMAW J427/J426 φ3.2110～13026～298～12 620±14℃156HB焊条应经350℃1小时的烘干后方可使用。 φ4.0150～18028～3210～15 SAW HJ431-H08MnAφ4.0400～65038～4030～60 Q245R GB713SMAW J427/J426 φ3.2100～13026～298～12 620±14℃156HB焊条应经350℃1小时的烘干后方可使用。 φ4.0150～18028～3210～15 SAW HJ431-H08MnAφ4.0400～65038～4030～60 Q345R GB713SMAW J506/J507 φ3.2110～13024～2610～15 620±14℃156HB焊条应经350℃1小时的烘干后方可使用。 φ4.0150～18028～3015～20 SAW HJ431-H10Mn2/H10MnSi HJ350-H10Mn2/H10MnSi φ4.0450～65035～3845～55 GMAW ER50-6 H08Mn2SiAφ1.2120～14014～1820～40 A516Gr65ASTM A516SMAW J507RH φ3.2100～12024～2610～15 620±14℃156HB 焊条应经400℃1.5小时的烘干后方可使用，焊后可做-46℃低温冲 击。 φ4.0150～18028～3015～20 X60API 5L SMAW J507GX AWS A5.1 E7015 φ3.2100～13026～288～12 620±14℃156HB 焊条应经380℃1.5小时的烘干后方可使用,焊接时必须短弧操作， 以窄道焊为宜。 φ4.0150～18028～3015～20 X70API 5L SMAW J607GX AWS A5.1 E9015-G φ3.2110～12026～288～12 620±14℃156HB 焊条应经380℃1.5小时的烘干后方可使用,焊接时必须短弧操作， 以窄道焊为宜。 φ4.0150～16028～3015～20 14Cr1MoR GB713SMAW R307H φ3.2110～12026～2810～15 720±14℃156HB 焊条烘干400℃/1小时，焊前需经200~250℃预热，层间温度控制在 250℃左右,焊后立即进行300~350℃的消氢处理，经24小时后进行 100%RT检测，合格后经720℃的消除应力热处理。 φ4.0150～18028～3015～20 15CrMoR 15CrMoG GB713 SMAW R307 φ3.2110～12026～2810～15 720±14℃156HB 焊条需经350℃烘干1小时方可使用，HJ305、SJ101需经350℃烘干2 小时方可使用。焊前需经250~300℃预热，层间温度控制在250℃左 右,焊后立即进行300~350℃的消氢处理，经24小时后进行100%RT检 测，合格后经720℃的消除应力热处理。 φ4.0150～18028～3015～20 SAW HJ350-H08CrMoA/H13CrMoA SJ101-H08CrMoA/H13CrMoA φ4.0550～60036～4045～55 720±14℃156HB GTAW H08CrMoAφ2.4 120～140正 极 14～165～8 A387 GR11 A335 P11ASTM A387 ASTM A335 SMAW R307 φ3.2110～12026～2810～15 720±14℃156HB 焊条需经350℃烘干1小时方可使用，HJ305、SJ101需经350℃烘干2 小时方可使用。焊前需经250~300℃预热，层间温度控制在250℃左 右,焊后立即进行300~350℃的消氢处理，经24小时后进行100%RT检 测，合格后经720℃的消除应力热处理。 φ4.0150～18028～3015～20 SAW HJ350-H08CrMoA/H13CrMoA SJ101-H08CrMoA/H13CrMoA φ4.0550～60036～4045～55 720±14℃156HB GTAW H08CrMoAφ2.4 120～140正 极 14～165～8
最新复合钢的焊接
复合钢的焊接 石油、化工、航海和军工生产中广泛使用复合钢制造各类耐腐蚀设备。目前应用较多的复合钢是由较薄的不锈钢与较厚的低合金钢通过爆炸焊、轧制或堆焊等工艺方法制成的双金属板材。较厚的珠光体钢部分为基层，基层多半由低碳钢或低合金钢组成，主要满足复合钢在使用中强度和刚度的要求。不锈钢部分为复层，主要满足复合钢的耐蚀性等要求。随着复合钢的应用范围不断扩大，其焊接日益引起人们的关注。 1.复合钢的基本性能 1.1复合钢的力学性能 生产中应用较多的复合钢板是以不锈钢、镍基合金、铜基合金或钛合金板为复层，低碳钢或低合金钢为基层，以爆炸焊、复合轧制、堆焊或钎焊方法制成的双金属板材。还可以采用电渣焊生产大厚度（100～150mm）的轧制复合钢。通常复层只占复合钢板总厚度的5%～50%，一般为10%～20%，最小实用厚度为1.5mm。复合钢可以节约大量的不锈钢或钛等贵重金属，具有很大的经济价值。 碳钢与不锈钢（或镍基合金、钛等）用复合轧制或爆炸焊方法形成的复合钢板，要求具有一定的拉伸、弯曲等力学性能。为了保证复合钢板不失去原有的综合性能，对基层和复层必须分别进行焊接，焊接性、焊接材料选择、焊接工艺等由基层、复层材料决定。 ①拉伸强度复合钢中的不锈钢复层的力学性能比基层碳钢优良，抗接 强度高于碳钢。复合钢的拉伸强度（σ b 、σ s ）可用下式求出。 σ bc δ c +σ bd δ d σ b ＝──────── δc+δd 式中σ bc ——碳钢的抗拉强度，MPa； δc——碳钢的厚度，mm； σbd——不锈钢的抗拉强度， MPa； δd——不锈钢的厚度，mm。 在实际设计中，美国在ASMF标准中规定：复合钢的整体厚度按基层碳钢的厚度进行设计。日本有关标准通常也按这种规定进行设计。 ②弯曲性能测定复合钢的弯曲性能时，可把不锈钢复层放在外侧，也可把碳钢基层放在外侧进行弯曲试验。无论采取哪种方法，都必须根据处于外侧材料的弯曲试验规定进行，目的是为了判断外侧材料的性能。
噶米第三章连接课后习题参考答案
焊接连接参考答案 一、概念题 3．1 从功能上分类，连接有哪几种基本类型 3．2 焊缝有两种基本类型—对接坡口焊缝和贴角焊缝，二者在施工、受力、适用范围上各 有哪些特点 3．3 对接接头连接需使用对接焊缝，角接接头连接需采用角焊缝，这么说对吗 3．4 h f 和lw 相同时，吊车梁上的焊缝采用正面角焊缝比采用侧面角焊缝承载力高 3．5 为何对角焊缝焊脚尺寸有最大和最小取值的限制对侧面角焊缝的长度有何要求为什么 【答】（1）最小焊脚尺寸：角焊缝的焊脚尺寸不能过小，否则焊接时产生的热量较小，致使施焊时冷却速度过快，导致母材开裂。《规范》规定：h f ≥2t ，式中： t 2——较厚焊件厚度，单位为mm 。 计算时，焊脚尺寸取整数。自动焊熔深较大，所取最小焊脚尺寸可减小1mm ；T 形连接的单面角焊缝，应增加1mm ；当焊件厚度小于或等于4mm 时，则取与焊件厚度相同。 （2）最大焊脚尺寸：为了避免焊缝区的主体金属“过热”，减小焊件的焊接残余应力和残余变形，角焊缝的焊脚尺寸应满足 12.1t h f 式中： t 1——较薄焊件的厚度，单位为mm 。 （3）侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性阶段沿长度方向受力不均匀，两端大而中间小，可能首先在焊缝的两端破坏，故规定侧面角焊缝的计算长度l w ≤60h f 。若内力沿侧面角焊缝全长分布，例如焊接梁翼缘与腹板的连接焊缝，可不受上述限制。 3．6 简述焊接残余应力产生的实质，其最大分布特点是什么 3．7 画出焊接H 形截面和焊接箱形截面的焊接残余应力分布图。 3．8 贴角焊缝中，何为端焊缝何为侧焊缝二者破坏截面上的应力性质有何区别 3．9 规范规定：侧焊缝的计算长度不得大于焊脚尺寸的某个倍数，原因何在规范同时有焊 缝最小尺寸的规定，原因何在 规范禁止3条相互垂直的焊缝相交，为什么。 举3～5例说明焊接设计中减小应力集中的构造措施。
焊接冶金学试题
(适用于材料成型与控制工程专业焊接模块) 一、概念或解释(每题2分共10分) 1、联生结晶： 2、熔合比： 3、焊条药皮重量系数： 4、金属焊接性： 5、电弧热焊： 二、选择填空(可以多个选择,每题1分,共15分) 1、焊接区内的气体主要来源于( ) 。 ①焊接材料②母材③焊条药皮 2、焊接时, 不与氮气发生作用的金属,即不能溶解氮又不形成氮化物的金属，可用N 作为保护气体, 这种金属是( ) 。 ①铜②铝③镍 3、焊接熔渣的作用有( ) ①机械保护作用②冶金处理作用③改善工艺性能 4、焊接熔池的结晶时, 熔池体积小，冷却速度大，焊缝中以( ) 为主。 ①柱状晶②等轴晶③平面晶
5、熔合区的化学不均匀性主要是体现于(
①凝固过渡层的形成 ②碳迁移过渡层的形成 ③合金分层现象 6、焊缝中的气孔和夹杂主要害处是 ( ) 。 ①焊缝有效截面下降 ②应力集中，疲劳强度下降 ③抗氧化性下降 气孔，使致 密性下降。 7、 打底焊道最易产生热裂纹 , 也最易产生冷裂纹 , 其主要原因是 ( ) 。 ①冷却速度快 ②应力集中 ③过热 8、 焊接结构钢用熔渣的成分是由 ( ) 等组成。 ①氧化物 ②氟化物 ③氯化物 ④硼酸盐 9、 焊接冷裂纹按产生原因可分为 ( ) 。 ①淬硬脆化裂纹 ②低塑性脆化裂纹 ③层状撕裂 ④应力腐蚀开裂 裂纹 10、 有利于改善焊缝抗热裂纹性能因素主要有 ( ) 。 ①细化晶粒 ②减少 S 、P ③结晶温度大 ④加入锰脱硫 11、 热扎、正火钢焊接时，过热区性能的变化取决于 ( ) 等因素。 ①高温停留时间 ②焊接线能量 ③钢材类型 ④冷裂倾向 12、 铸铁焊接时，影响半熔化区冷却速度的因素有： ( ) 。 ①焊接方法 ②预热温度 ③焊接热输入 ④铸件厚度 13、下列哪些钢种具有一定的热应变脆化倾向。 ( ①低碳钢 ②16Mn ③15 MnV 14、焊缝为铸铁型时，影响冷裂纹的因素有 ( ) 。 ①基体组织 ②石墨形状 ③焊补处刚度，体积及焊缝长短 ④深透性 ⑤延迟
焊接冶金学习题总结
焊接冶金学（基本原理） 部分习题及答案 绪论 一、什么是焊接，其物理本质是什么？ 1、定义：焊接通过加热或加压；或两者并用，使焊件达到原子结合，从而形成永久性连接工艺。 2、物理本质：焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。 二、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 1、对被焊接的材质施加压力：目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。 2、对被焊材料加热(局部或整体)：对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？ 钎焊母材不溶化，熔焊母材溶化。 1.温度场定义，分类及其影响因素。 1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态。 2、分类： 1)稳定温度场——温度场各点温度不随时间而变动； 2)非稳定温度场——温度场各点随时间而变动； 3)准稳定温度场——温度随时间暂时不变动，热饱和状态；或随热源一起移动。 3、影响因素： 1)热源的性质 2)焊接线能量 3)被焊金属的热物理性质
a.热导率 b.比热容 c.容积比热容 d.热扩散率 e.热焓 f.表面散热系数 4)焊件厚板及形状
第一章 二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点？ 1、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。(100-1200℃) 1)水分蒸发：100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高 温度下析出 2)某些物质分解:形成Co，CO2，H2O，O2等气体 3)铁合金氧化：先期氧化，降低气相的氧化性 2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 1)温度高：1800－2400℃ 2)与气体、熔渣的接触面积大：1000－10000 cm2/kg 3)时间短速度快：；熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌,混合. 3、熔池反应区 1)反应速度低 熔池T 1600~1900℃低于熔滴T ；比表面积，接触面积小300~1300cm2/kg；时间长，手工焊3~8秒埋弧焊6~25s 2)熔池温度不均匀的突出特点 熔池前斗部分发生金属熔化和气体的吸收,利于吸热反应熔池后斗部分发生金属凝固和气体的析出,利于放热反应 3)具有一定的搅拌作用 促进焊缝成分的均匀化，有助于加快反应速度，有益于气体和夹渣物的排除。然而，没有熔滴阶段激烈。 三、焊接区内有那些气体？它们是怎样产生的？ 1、种类：金属及熔渣蒸气 2、来源： 1)焊接材料 2)气体介质
焊接冶金学—材料焊接性课后答案
第三章：合金结构焊接热影响区（ HAZ最高硬度 1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？答：热轧钢的强化方式有：（ 1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si 。（ 2）细晶 强化，主要强化元素： Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V. ；正火钢的强化方式：（ 1）固溶强化， 主要强化元素：强的合金元素（ 2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo （ 3）沉淀强化，主要强化元素： Nb,V,Ti,Mo. ；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200 C以上的热影响区可能产生粗晶脆 化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制 A长大及组织细化作用被 削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝氏体、 M-A 等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接方法。 2. 分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小 于0.4 %，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠 光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏 体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达 到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200 C以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆 化，韧性明显降低，Q345钢经过600CX 1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂 SJ501，焊丝H08A/H08MnA电渣焊：焊剂HJ431、 HJ360焊丝H08MnMo A CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100?150C。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600?650 C回火。电渣焊 900?930 C正火，600?650 C回火 3. Q345与Q390焊接性有何差异？ Q345焊接工艺是否适用于 Q390焊接，为什么？答：Q345与Q390都属 于热轧钢，化学成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345,从而使Q390的碳当量大于 Q345,所以Q390 的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345,其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工艺不一定适用于 Q390的焊接， 因为Q390的碳当量较大，一级Q345的热输入叫宽，有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。 4. 低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理对焊接材料有什么影响？答：选择原 则：考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。由于一般不进行焊后热处理，要求焊缝金属在焊态下应接近母材的力学性能。中碳调质钢，根据焊缝受力条件，性能要求及焊后热处理情况进行选择焊接材料，对于焊后需要进行处理的构件，焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。 5. 分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点，典型的低碳调质钢如 （14MnMoNiB HQ70 HQ80）的焊接热输入应控制在什么范围？在什么情况下采用预热措施，为什么有最低预热温度要求，如何确定最高预热温度。（P81）答：焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热影 响区强度和韧性下降。焊接工艺特点：①要求马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一自回火” 作用，以防止冷裂纹的产生；② 要求在800~500C之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。此外，焊后一般不需热处理，采用多道多层工艺，采用窄焊道而不用横向摆动的运条技术 ; 典型的低碳调质钢在 Wc> 0.18 %时不应提高冷速，Wc< 0.18 %时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应控制在小于 481KJ/cm；当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采用预热措施，当预热温度过高时不仅对防止冷裂纹没有必要，反而会使800?500C的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使 热影响区韧性下降，所以需要避免不必要的提高预热温度，包括层间温度，因此有最低预热温度。通过实验后确定钢材的焊接热输入的最大允许值，然后根据最大热输入时冷裂纹倾向再来考虑，是否需要采取预热和预热温度大小，包括最高预热温度。 6. 低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢，他们的焊接热影响区脆化机制是否相同？为什么低碳钢在调质 状态下焊接可以保证焊接质量，而中碳调质钢一般要求焊后热处理？答：低碳调质钢：在循环作用下， t8/5 继续增加时，低碳钢调质钢发生脆化，原因是奥氏体粗化和上贝氏体与M-A组元的形成。中碳调质钢：由
各种材料的焊接性能
金属材料的焊接性能 （1）焊接性能良好的钢材主要有： 低碳钢（含碳量<0.25）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量<0.20）；不锈钢（合金元素含量>3、含碳量<0.18）。 （2）焊接性能一般的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.25～0.35）；低合金钢（合金元素含量<3、含碳量<0.30）；不锈钢（合金元素含量13～25、含碳量￡0.18） （3）焊接性能较差的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.35～0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量0.30～0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.20）。 （4）焊接性能不好的钢材主要有： 中、高碳钢（合金元素含量<1、含碳量>0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量>0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.30～0.40）。 焊条和焊丝选择的基本要点如下： 同类钢材焊接时选择焊条主要考虑以下几类因素： 考虑工件的物理、机械性能和化学成分；考虑工件的工作条件和使用性能； 考虑工件几何形状的复杂程度、刚度大小、焊接坡口的制备情况和焊接部位所处的位置等；考虑焊接设备情况；考虑改善焊接工艺和环保；考虑成本。 异种钢材和复合钢板选择焊条主要考虑以下几类焊接情况： 一般碳钢和低合金钢间的焊接；低合金钢和奥氏体不锈钢之间的焊接；不锈钢复合钢板的焊接。 焊条和焊丝的选择参数查阅机械设计手册中焊条和焊丝等章节和焊条分类及型号（GB 980-76）、焊条的性能和用途（GB 980～984-76）等有关国家标准。 ###15CrMoR的换热器的热处理工艺 ***当板厚超过筒体内径的3％时，卷板后壳体须整体热处理。 *** 15CrMoR焊接性能良好。手工焊用E5515-B2（热307）焊条，焊前预热至200-250℃（小口径薄壁管可不预热），焊后650-700℃回火处理。自动焊丝用H13CrMoA和焊剂250等。 ###压力容器用钢的基本要求 压力容器用钢的基本要求：较高的强度,良好的塑性、韧性、制造性能和与相容性。 改善钢材性能的途径：化学成分的设计,组织结构的改变,零件表面改性。 本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。 一、化学成分 钢材化学成分对其性能和热处理有较大的影响。 1、碳:碳含量增加时，钢的强度增大，可焊性下降，焊接时易在热影响区出现裂纹。 因此压力容器用钢的含碳量一般不应大于0.25%。2、钒、钛、铌等：在钢中加入钒、钛、铌等元素，可提高钢的强度和韧性。
最新复合板焊接工艺全
复合板焊接工艺全
复合钢的焊接 石油、化工、航海和军工生产中广泛使用复合钢制造各类耐腐蚀设备。目前应用较多的复合钢是由较薄的不锈钢与较厚的低合金钢通过爆炸焊、轧制或堆焊等工艺方法制成的双金属板材。较厚的珠光体钢部分为基层，基层多半由低碳钢或低合金钢组成，主要满足复合钢在使用中强度和刚度的要求。不锈钢部分为复层，主要满足复合钢的耐蚀性等要求。随着复合钢的应用范围不断扩大，其焊接日益引起人们的关注。 1.复合钢的基本性能 1.1复合钢的力学性能 生产中应用较多的复合钢板是以不锈钢、镍基合金、铜基合金或钛合金板为复层，低碳钢或低合金钢为基层，以爆炸焊、复合轧制、堆焊或钎焊方法制成的双金属板材。还可以采用电渣焊生产大厚度（100～150mm）的轧制复合钢。通常复层只占复合钢板总厚度的5%～50%，一般为10%～20%，最小实用厚度为1.5mm。复合钢可以节约大量的不锈钢或钛等贵重金属，具有很大的经济价值。 碳钢与不锈钢（或镍基合金、钛等）用复合轧制或爆炸焊方法形成的复合钢板，要求具有一定的拉伸、弯曲等力学性能。为了保证复合钢板不失去原有的综合性能，对基层和复层必须分别进行焊接，焊接性、焊接材料选择、焊接工艺等由基层、复层材料决定。 ①拉伸强度复合钢中的不锈钢复层的力学性能比基层碳钢优良，抗接强度高于碳钢。复合钢的拉伸强度（σb、σs）可用下式求出。 σbcδcσbdδd σb＝──────── δcδd 式中σbc——碳钢的抗拉强度，MPa； δc——碳钢的厚度，mm； σbd——不锈钢的抗拉强度， MPa； δd——不锈钢的厚度，mm。 在实际设计中，美国在ASMF标准中规定：复合钢的整体厚度按基层碳钢的厚度进行设计。日本有关标准通常也按这种规定进行设计。 ②弯曲性能测定复合钢的弯曲性能时，可把不锈钢复层放在外侧，也可把碳钢基层放在外侧进行弯曲试验。无论采取哪种方法，都必须根据处于外侧材料的弯曲试验规定进行，目的是为了判断外侧材料的性能。 如果把不锈钢放在外侧进行弯曲试验，弯曲半径按与复合钢整体厚度相等的不锈钢厚度弯曲试验所规定的半径进行弯曲，弯曲时外侧必须不产生裂纹。在碳钢为外侧的弯曲试验时，应按碳钢整体厚度的规定进行试验。 判断复合钢的弯曲性能时，把不锈钢放在内侧，当不锈钢的厚度为4.9～9.5mm时，半径R可按复合钢整体厚度的一半（R=δ/2）进行弯曲。当不锈钢厚度δ>9mm时，弯曲半径R 按等于复合钢整体厚度（R=δ）进行弯曲。通常规定三个试样中至少一个试样不能在弯曲处的两端有超过50%的分离现象。
(完整版)钢结构戴国欣主编第四版__课后习题答案
钢结构计算题精品答案 第三章 钢结构的连接 3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。 解：（1）三面围焊 2 160/w f f N mm = 123α= 21 3 α= 确定焊脚尺寸： ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=?=， ,min 5.2f h mm ≥==， 8f h mm = 内力分配： 30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=???=?????==∑ 3221273.28 1000196.69232N N N KN α=- =?-= 3112273.28 1000530.03232 N N N KN α=-=?-= 焊缝长度计算： 11530.03 2960.720.78160w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取310mm 。 22196.69 1100.720.78160w w f f N l mm h f ≥ ==????∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480w f l mm h mm '=+=≤=?=，取120mm 。 （2）两面侧焊 确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112 10006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算：
试卷(成型原理 A 成型09 2011-12)
江 苏 大 学 试 题 （2011 -2012 学年第 一 学期） 课程名称 成型原理 开课学院 材料学院 使用班级 成型091/2 考试日期 2011.12.25 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 核查人签名 得 分 阅卷教师 第一部分 金属液态成型原理 一、名词解释（每题3分，计21分） 1. 负吸附 2. 糊状凝固方式 3. 自由收缩 4. 蓄热系数 5. 平整界面 6. 偶分布函数 7. 外生生长 二、简答题（每题5分，计30分） （1） 什么是孕育衰退？如何避免孕育衰退的发生？ （2） 晶粒游离的产生途径有哪些？ 学生所在学院 专业、班级 学号 姓名
江苏大学试题第2页（3）液态成型中，铸型性质对充型能力有何影响？ （4）影响浮力流强弱的主要因素是什么？ （5）非均质形核中，衬底的几何形状对形核有何影响？ （6）铸铁合金中，共晶的形式有哪些？哪些属于规则共晶，哪些属于离异共晶？ 三、分析计算题 （1）（9分）如图1所示铸铁奥氏体组织，试说明： 【1】此奥氏体组织的形态及其特征？ 【2】若需细化其组织，可采取哪些工艺方法？ 图1 铸铁奥氏体 （2）某二元合金相图如图2所示。合金液成分为w B=40%，放置于长瓷舟中 并从左端开始凝固。温度梯度大到足以使固-液界面保持平面生长。假设固相无扩散，液相均匀混合。试求：（1）α相与液相之间的平衡分配系数k0；（2）凝固后 共晶体的数量占试棒长度的百分之几？
江 苏 大 学 试 题 第 3 页 图2 第二部分 焊接冶金学 一、简答题（每题4分，计12分） 1. 焊接熔池的凝固与铸锭的凝固过程有何不同？ 2. 焊接的物理本质是什么？采取哪些工艺措施可以实现焊接？ 3. 内应力是如何产生的？对结构件的质量有何影响？ 二、论述题（18分） 1. 试说明易淬火钢与不易淬火钢焊接热影响区组织分布及其对性能的影响。 2. 焊接冷裂纹形成的条件是什么？试说明氢致裂纹的形成过程及防止措施。 3. 已知母材锰含量（质量分数）为1.55，熔合比为0.35。焊丝含锰量（质量分数）为0.45%，药皮重量系数为0.4，锰的过度系数为50%。若要求焊缝锰含量（质量分数）为1.3%，药皮中应加入多少低碳锰铁（锰铁中含锰量为80%）？ 学生所在学院 专业、班级 学号 姓名
金属材料的焊接性能
金属材料的焊接性能 （2014.2.27） 摘要：对各种常用金属材料的焊接性能进行研究，通过参考各类焊接丛书及焊接前辈多年的经验总结，对常用金属材料的焊接工艺可行性起指导作用。 关键词：碳当量；焊接性；焊接工艺参数；焊接接头 1 前言 随着中国特种设备制造业的不断发展，我们在制造产品时所用到的金属材料种类也在不断增加，相应地所必须掌握的各种金属材料的焊接性能也在不断研究和更新中，为了实际产品制造的焊接质量，熟悉金属材料的焊接性能，以制定正确的焊接工艺参数，从而获得优良的焊接接头起到至关重要的指导作用。 2 金属材料的焊接性能 2.1 金属材料焊接性的定义及其影响因素 2.1.1 金属材料焊接性的定义 金属材料的焊接性是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的能力。一种金属，如果能用较多普通又简便的焊接工艺获得优良的焊接接头，则认为这种金属具有良好的焊接性能金属材料焊接性一般分为工艺焊接性和使用焊接性两个方面。 工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优良，无缺陷焊接接头的能力。它不是金属固有的性质，而是根据某种焊接方法和所采用的具体工艺措施来进行的评定。所以金属材料的工艺焊接性与焊接过程密切相关。 使用焊接性是指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。使用性能取决于焊接结构的工作条件和设计上提出的技术要求。通常包括力学性能、抗低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度、耐蚀性能和耐磨性能等。例如我们常用的S30403，S31603不锈钢就具有优良的耐蚀性能，16MnDR，09MnNiDR低温钢也有具备良好的抗低温韧性性能。
钛钢复合焊接
一、钛钢复合板筒体划线： 1、钛钢复合板筒体在划线、下料前必须在复层贴纸保护，防止表面钛复层 表面划伤和铁离子的污染。 2、钛钢复合板的划线应在复层上进行，划线应尽量采用金属铅笔，只有 在以后的加工工序中能去除的部分才允许打冲眼。 3、对钛钢复合板局部有不贴合等缺陷的位置以及材料取样复验在划线时就应充分 考虑避开。（包括轧制方向） 4、复验材料应及时先下，并及时做好材料的移植、标记、流转。 5、钛复合板筒体展长划线必须划两道线:ａ线是筒体的基准线， ｂ线是钛复层剔边、坡口加工线。 6、严格控制钛复合板筒体展长的精度，对角线误差不能超过2mm。 7、划线结束时应再次对下料尺寸进行复查，并严格履行交检制度。 二、钛钢复合板筒体展长的确定： １、钛钢复合板筒体展长必须是在确定其封头的展长尺寸基础上再进行定夺。 ２、钛钢复合板筒体直径越大、纵缝拼焊越多筒体的展长相对越难控制和掌握。 ３、壁厚越厚、板幅平整度越差的钛钢复合板筒体的展长也遵循留一边（一头）最后再定长的原则。 备注：主要考虑是在卷制过程中钛钢复合板材料的延伸率会增加。 三、钛钢复合板筒体下料： 1、钛钢复合板筒体切割和坡口加工一般应采用机械方法，主要是剪板机、铣边机、 半自动火焰切割机、刨边机。 2、钛钢复合板在剪切时应严格控制ａ剪板机刀口的间隙，ｂ应将钢基层朝下，注 意防止分层。 3、在进行钛复层剔边时应注意严格控制盘刀的下降进刀量，钛复层如果铣的过浅 会剔边困难，如果铣的过深伤及到碳钢基层。 4、钛钢复合板筒体厚度较大或形状不规则时也允许用火焰切割或等离子切割。此 时ａ应避免火花溅落在钛材表面，产生铁离子污染；ｂ且切割边缘和坡口仍应用机械方法加工和去除污染层；ｃ切割前必须考虑给坡口后续的尺寸留以一定的加工余量。 5、钛钢复合板筒体坡口加工刨边结束时，必须对筒体的展长和坡口等尺寸进行 铆工卷制前的再次复查，防止尺寸加工的偏差的发生。 四、钛钢复合板筒体压头（拖头板）的制作： 1、根据设备筒体的直径大小，选择相匹配的圆弧样板。 2、壁厚薄的钛钢复合板可以在折弯机上加工制作：a折弯机的下压头刀直角刀具 禁止使用，必须使用圆弧刀具压制。b必须在钛钢复合板所压R弧区域画好压制基准控制线。 3、壁厚厚的，折弯机加工不行的钛钢复合板必须选择相应的模具在1200吨油压 机上进行压头。 4、禁止利用3棍卷板机或其他加工方式进行钛钢复合板筒体的压头（拖头）制 作。 五、钛钢复合板筒体卷制、校圆制作： １、卷板机辊面必须清理干净。 2、筒体卷制、校圆前必须对板面污染物的检查，对损坏的贴纸必须重新贴实。 3、准备好相应的内外样板。 4、操作人员必须是能熟练掌握该卷板机的性能。禁止其他非专业人员操作。
材料焊接性
《材料焊接性》（专科）学案 第一章绪论 二、本章习题 1. 根据本章所述内容，举例说明低合金钢焊接在工程结构中的重要作用。 2.先进材料的发展和应用在工程中越来越受到人们的重视，简述先进材料（如陶瓷、金属间化合物和复合材料等）和金属材料相比，在工程结构中的应用有什么不同？ 第2章材料焊接性及其试验方法 1. 了解焊接性的基本概念。什么是工艺焊接性？影响工艺焊接性的主要因素有哪些？ 焊接性，是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的难易程度。 工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。 影响因素：材料因素、工艺因素、结构因素、使用条件。 2. 什么是热焊接性和冶金焊接性，各涉及到焊接中的什么问题？ 冶金焊接性指在熔焊高温下的熔池金属与气象熔渣等相互之间繁盛化学冶金反映所引起的焊接变化
3. 举例说明有时工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好。 工艺焊接性是指影响焊接操作的焊接性能，如电弧的稳定性、焊缝的成形性、脱渣性、飞溅大小及发尘量等。而使用焊接性则是指焊件需满足的使用要求，如接头的力学性能、物理性能及化学性能要求。 有时，工艺焊接性好的材料如果焊接材料选择不当，其使用性能就不一定好：例如不锈钢焊接，若使用普通结构钢焊条焊接，其工艺焊接性很好，即焊接过程很顺利，但是，焊缝不耐腐蚀，就不能满足不锈钢焊件的使用要求，因此焊接接头是不合格的。 金属材料使用性能主要指力学性能，即金属材料在外力作用下表现出来的各种特性，如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。 比如低碳钢焊接性好，但其强度、硬度却没有高碳钢好| 第3章低合金结构钢的焊接 1. 分析热轧钢和正火钢的强化方式及主强化元素有什么不同。二者的焊接性有何差异，在制定焊接工艺时应注意什么问题。 热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件粗晶区的析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接 2. 分析16Mn的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。
复合钢板的焊接
厂第2套催化裂化装置分馏塔采用爆破复合而成的不锈钢复合钢板制造。不锈钢复合钢板的基层材料是20g，复层材料是AISI405，AISI405相当于0Cr13A1。我厂是第一次对这种材料进行焊接，若施工中造成表面划伤或焊接中产生咬边、裂纹、气孔等缺陷，都能使分馏塔(接触酸性油气)耐腐蚀性降低。为了保证焊接质量，我们对焊接工艺作了大量论证，并采取了多项措施，现将主要作法介绍如下，供同行参考。 1.焊条材料选用 根据JB4708-92《钢制压力容器焊接工艺评定》和GB/T13148-91《不锈钢复合钢板焊接技术条件》的要求，基层选用J427(E4315 GB5117-85)焊条，过渡层选用A312(E-23-13Mo2-16 GB983-85)焊条，复层选用A132(E0-19-10Nb-16 GB983-85)焊条。 不锈钢复合钢板焊接质量好坏，最关键的部位是基层和复层交界处过渡层的焊接。由于Cr、Ni元素在焊接过程中部分被烧损，在焊接复层时，如不采取必要的措施，基层碳钢将被部分熔入复层中去，增加了奥氏体焊缝中的含碳量，使焊缝金属的耐腐蚀性降低。为此，在焊缝紧靠基层处用高铬镍焊条A312焊接，以弥补合金元素的烧损与稀释。高Cr量可提高焊缝对酸性介质的耐腐蚀能力；高Ni量可增加奥氏体组织的比例，并提高耐应力腐蚀的能力。由于这种焊条含有Mo，可提高焊缝的抗点状腐蚀与裂纹腐蚀的能力。复层选用A132，由于该焊条含Cr、Ni量均较高，有优良的抗晶间腐蚀性能。A312、A132焊条的化学成分见表1。 表1% 牌号 化学成分A312 A132 C ≤0.12 ≤0.08 Mn 0.5～2.5 Si ≤0.90 Cr 22.0～25.0 18.0～21.0 Ni 12.0～14.0 9.0～11.0 Mo 2.0～3.0 0.50 Nb — 8×C～1.00 S ≤0.030 P ≤0.035 2.焊接设备及工作环境 采用直流电焊机，基层、过渡层、复层三种焊缝(图2)都采用手工电弧焊。所用的钢丝刷、扁铲等工具都必须是不锈钢制成的。焊接环境温度高于0℃，风速小于8m/s，相对湿度小于90%，焊接现场必须具有防风、防雨、防雪措施。 3.人员培训 根据劳动人事部颁发的《锅炉压力容器焊工考试规则》，对参加分馏塔焊接工作的焊工进行培训、考核，取得操作合格证后，方能在有效期间进行焊接操作。 4.焊接的准备工作及注意事项 (1)坡口为了保证焊接质量、便于操作，按图1所示采用等离子或氧乙炔切割坡口。用等离子切割时，复层朝上；用氧乙块切割时，复层朝下。加工完的坡口应用不锈钢钢丝刷清理，以保证表面光滑。坡口不得有裂纹和分层，否则应作修补。修补时，应先用砂轮磨掉缺陷，并把基层铲去1.5～2mm深，然后堆焊过渡层及复层，焊后磨平修光。焊前，在复层距坡口100mm范围内涂防飞溅涂料。防飞溅涂料是用白垩粉加水搅成糊状、加入少许粘结剂制成的。 t1501.gif (2555 bytes) 1.基层 2.复层 图1 (2)组对钢板对焊应以复层对正，其错位量为：A类焊缝应小于1mm；B类焊缝应小于1.5mm。 (3)定位焊焊接构件时，如需要定位焊，只允许在基层侧用J427焊条进行点焊。如果需要在构件上焊接工装夹具，也只能焊在基